体波波形反演对青藏高原上地幔速度结构的研究

采用波形反演方法对青藏高原地区震中距8°-38°范围内的宽频带炸波波形进行拟合,研究该地区上地幔平均速度结构以及上地幔纵、横波速度的横向不均匀性结果表明青藏高原地区的平均地壳厚度约为68km,上地幔盖层平均厚度约为30－40km,速度约为8.10km／s雅鲁藏布江附近地壳厚度最大,约80km,相应的上地幔Pn速度为8．15km／s左右,青藏高原中部地区的地壳平均厚度约68-70km．位于拉萨地块北部的羌塘地块S波速度相对较低,其地壳和上地慢的平均S波速度分别比拉萨地块低1％和2％以上34°N以北,90°E附近的区域存在明显的上地幔P波低速异常区,P波的平均速度小于7．8km／s据此结果及前人工作,推断印度板块的俯冲可能以雅鲁藏布江缝合带附近为界,青藏高原巨大的地壳厚度是由于欧亚板块碰撞造成地壳缩短与增厚引起.     

中国上地幔剪切波速度结构的初步研究

本文通过合成SH波理论地震图的方法,利用SS-S走时和SS波波形资料,研究了我国上地幔剪切波速度结构。初步结果表明,我国大陆上地幔可以分成两个独立不同的速度结构模型:一是青藏高原;另一是中国大陆东部。两部分均存在剪切波低速层,但埋藏深度不同,高原部分是100km,东部地区是60km,两部分的差异大约在350km以下趋于消失。在405km和660km深处存在剪切波的速度间断面。400km以下青藏高原和中国大陆东部地区剪切波的速度结构与北美洲、北大西洋西部、欧洲、阿尔卑斯带地区的结构一致,说明在这几个地区上地幔剪切波速度结构的横向变化在400km以下很小。     

青藏高原北缘地区上地幔P波速度结构

本文利用长周期P波波形资料,通过拟合理论地震图的方法研究了青藏高原北缘东侧区和西侧区的上地幔P波速度结构。结果表明,在这两个区域的上地幔结构中均存在P波低速层,且盖层的厚度较薄,在405km和670km深处均有P波速度的一级间断面。在670km深处这两个地区的速度结构仍有差异。     

中国大陆及海域Love波层析成像

收集了研究区域(68°-150°E,5°-55°N)内33个数字地震台站记录的面波资料,利用多重滤波技术提取了4000余条路径上的Love波群速度频散曲线. 将研究区域划分成1°×1°网格,采取Occam反演方法得到了7.3-184s共43个周期的Love波群速度分布图;然后对网格结点进行S波速度结构反演,得出研究区域内420km深度内的地壳上地幔三维速度结构. 并采用Checkerboard方法对分辨率进行检验,得到横向的分辨率约为3°-5°. 研究结果表明:中国大陆地壳上地幔结构的横向不均匀性非常明显,内部结构与地表特征的相关性可以达到0-150km深度. 大陆地区东西分带、南北分块,块体的边界反映比较清晰.     

三峡库区上地壳三维速度结构的双差层析成像研究

本文利用三峡水库诱发地震遥测台网22个子台在2009年初至2016年底期间记录的2093个地震事件直达P、S波到时数据,采用双差层析成像方法联合反演了三峡水库库区及近邻地区上地壳P波三维速度结构,并讨论了库水渗透对速度结构的影响和库区地震活动与速度结构的关系.研究结果表明三峡库区上地壳存在着明显的沉积盖层与结晶基底层的双层结构,两个层的深度与P波速度结构与前人的研究结果基本一致,黄陵背斜西侧当前仍然存在较明显的低速异常区.上地壳浅表层P波速度结构横向差异变化较大,0~5 km深度层P波高速区主要分布在秭归盆地及周缘,8 km深度层高速区主要分布在周家山-牛口断裂东侧至仙女山断裂中段西侧一带,8 km内的高低速区分布与11 km深度层比较存在明显差异.与三峡水库蓄水前与蓄水初期比较,当前库区上地壳沉积盖层内的P波速度结构受到蓄水渗透的影响较明显,主要表现为0~8 km深度内秭归盆地及周缘的水库近岸区存在较大范围高速区,这一现象可能与库水长期渗透改变了上地壳沉积盖层内岩层孔隙裂隙的物理性质从而使地震P波速度增加有关.三峡库区地震事件重新定位后显示,较大地震事件主要分布在P波高速区或高低速区交界地带,而低速区内通常很少发生地震.     

西藏高原地壳上地幔P波和S波速度结构

利用西藏高原及其邻区150个地震,西藏台网、四川台网、世界标准台网及在西藏布设的流动台网的 P 波和 S 波观测资料,得出了该地区的地壳和上地幔的 P 波以及 S 波的速度模型:(1)地壳平均厚度70km,可分为明显的两层.上层厚16km,P 波速度5.55km/s,S 波3.25km/s;下层厚54km,P 波速度6.52km/s,S 波3.76km/s;(2)上地幔顶层 P 波速度7.97m/s,S 波4.55km/s.140km 处出现低速层,层厚约55——62km.低速层下的正速度梯度与地幔顶部盖层相差无几.      

青藏高原中东部地壳和上地幔顶部P波层析成像

为获取青藏高原中东部地壳和上地幔顶部的精细结构,本文基于1万4 484条天然地震的P波（Pg和Pn）到时数据,对青藏高原中东部地壳和上地幔顶部进行P波三维速度结构层析成像,获取了该区域内地壳P波、上地幔顶部Pn波的速度结构和地壳厚度信息。层析成像结果显示,青藏高原中东部地壳P波速度范围为5.2—7.2 km/s,上地幔顶部Pn波速度范围为7.7—8.4 km/s,地壳厚度范围为48.0—68.6 km,地壳和上地幔顶部存在强烈的横向不均匀性,与地质块体分布有较好的对应关系。地壳P波速度结构显示,研究区中、下地壳分布有较大范围的低速区,上地壳与中下地壳P波分布存在明显的差异:羌塘地块和巴颜喀拉地块在上地壳主要表现为高速异常,随着深度增加逐渐表现为低速异常;而柴达木地块在上地壳主要表现为低速异常,下地壳则表现为高速异常;柴达木地块和拉萨地块在上地幔顶部表现为较高的Pn波速度,最高约为8.4 km/s,而在巴颜喀拉地块和羌塘地块东部,Pn波总体上表现为低速,最低约为7.7 km/s。研究区内地壳厚度的总体特征表现为南厚北薄,其中羌塘地块东部和拉萨地块的地壳较厚,而柴达木地块和巴颜喀拉地块东部的地壳相对较薄,羌塘地块西部存在局部的地壳变薄现象,反映了印度板块对欧亚板块北向俯冲作用下的岩石圈变形特征。      

中国北部及蒙古地区上地幔P波速度结构的研究

利用CDSN以及境外的数字地震台网观测的宽频带体波波形资料,采用体波波形反演方法,对中国北部及蒙古地区的上地幔平均P波速度结构以及部分地区的横向不均匀性特征进行了研究．结果表明,该地区上地幔盖层的P波速度较低(约7.8～8.0 km/s),平均盖层厚度约60 km,在410和665 km附近存在速度跳跃分别为0.29和0.55 km/s左右的速度间断面．准噶尔盆地上地幔顶部P波速度约7.7 km/s．上地幔盖层具有较高的速度梯度(平均速度梯度>0.005 5/s)和较大的厚度(90～100 km),在140 km深处P波速度可达8.2 km/s左右．贝加尔湖附近上地幔盖层的平均P波速度介于8.0～8.05 km/s之间,上地幔盖层厚度约30 km．      

北京地区地壳和上地幔的三维P波速度结构

用分布在北京地区各方位上,震中距在20°-100°范围内的120次远震在本区15个地震台上的P波到时,研究北京地区地壳和上地幔的三维速度结构。 在正演时,远震的震源参数（λ、φ、h、o）采用BISC的数据,以J-B模型作为标准地球模型。 在反演中,采用奇异值分解的方法直接解大型超定方程组Gm=t,而不借助于正规方程组G^TGm=G^Tt。 结果表明:北京地区地壳和上地幔的P波速度存在明显的横向差异。就1972年-1975年的资料所得的结果来看,存在东南的相对低速区（地壳中P波速度低10-14％,在上地幔中低8-9％）,西北部的相对高速区（在地壳中P波速度高9％左右,进入上地幔后差异逐渐消失）,中部是正常区。 在地表,速度差异带的分布与覆盖层的分布大体一致。而在深部,这种差异带的分布与地震活动性分布相当符合。而且,本区的几次强震:三河-平谷地震（1679年,M=8）、沙城地震（1730年,M=6 3/4）和唐山地震（1976年,M=7.8）的震源正好在这些速度差异带的边界附近。     

中国东北地区地壳、上地幔速度结构及其对矿产能源形成的控制作用

中国东北地区处于古亚洲洋和滨太平洋构造域叠合部位,地质构造极其复杂.利用东北及华北地区部分台网所接收的近震及远震走时资料获得东北地区地壳与上地幔三维P波速度结构,成像分辨率在80 km左右.成像结果表明东北地区地壳与上地幔具有较强的横向不均匀性.P波速度异常走向大体呈北东向,与该区地表构造走向一致.5 km深度的速度异...     

Tomographic inversion of P410s delay times for simultaneous determination of P and S velocities of the upper mantle beneath the Baltic Shield

Teleseismic data recorded by stations in the Swedish National Seismic Network (SNSN) are used for a study of upper mantle structure beneath the Baltic Shield using the receiver function technique. The data show very clear conversions from the 410 and 660 km discontinuities. The signals associated with P to S conversions at these discontinuities arrive 1-2 s earlier than predicted by global models such as IASP91 or PREM. We interpret this as a manifestation of higher than average velocities in the mantle beneath the shield, consistent with lower than average global temperatures. For a 1400 km profile along the network, we observe variations of around 1 second in delay times of P410s and slightly less for P660s. Under the assumption that the mantle discontinuities are at a given constant depth, the delay times of the mantle converted phases are tomographically inverted to reveal P and S velocity structure below the stations. Synthetic tests show that this tomographic inversion has the potential to resolve P and S velocity variations at structural scales adequate for upper mantle studies. Results from application to real data appear to be consistent with independently produced mantle velocity structures deduced from normal tomographic arrival time data. For the P velocity model, a north-dipping body of (relatively) low velocity is found for the central part of the profile at 58-64°N. A sharp contrast from low to high velocities that may be associated with the Proterozoic-Archean boundary is found at 66°N.     

华北克拉通东北部及邻区地壳和地幔转换带厚度研究

本文利用宽频流动台阵记录的远震波形资料和接收函数波动方程叠后偏移方法,获得了华北克拉通东北部边界及其邻近地区的地壳和地幔转换带的间断面结构图像.结果显示研究区域的地壳厚度存在显著的横向变化:以南北重力梯度带为界,西北部的兴蒙造山带地壳较厚(~40 km),东南部的燕山带、松辽盆地和辽东台隆地壳明显较薄(30~35 km).这有可能反映,研究区南北重力梯度带两侧地壳在中-新生代区域构造伸展过程中经历了不同程度的改造和减薄.地幔转换带成像结果显示,研究区410 km和660 km间断面结构存在横向差异.经度121°E-122°E之间,上地幔底部出现双重间断面,深度分别为660 km和690 km.经度122.5°E以东(北黄海地区),410 km间断面有5~20 km幅度的下沉,660 km间断面有5~15 km幅度的抬升;该地区地幔转换带厚度相对全球平均偏薄10~20 km,指示着该地区较热的上地幔底部温度环境.我们认为太平洋俯冲板块可能停滞在研究区119°E-122°E经度范围的地幔转换带中,但未延伸至118°E以西;而俯冲板块在124°E以东可能局部穿透了上地幔底部而进入下地幔,同时引起小尺度的地幔对流,导致北黄海地区下地幔物质的上涌.     

牡丹江和海拉尔台下方地幔间断面结构及推论

利用牡丹江(MDJ)和海拉尔(HIA)台1988-2000年的宽频带三分量数字地震记录,通过地幔间断面产生的P-SV转换波,研究台站下方地幔间断面的分布以及日本海俯冲带对660km间断面的影响.为了提高所得结果的可靠性,采用了线性-偏振滤波方法和修正的N次根倾斜叠加方法来提取P-SV转换波.前一方法通过实验选取适当的光滑平均和提出立体角的约束;对后一方法进行了震源深度校正和间断面倾斜的修正.结果表明,在MDJ和HIA台下方,除在660,410,220和520km深度附近均存有间断面外,在140,350,570,740和1080km深度附近也存在间断面,显示了地幔中径向分层的复杂性;另外,MDJ台下方660-840km之间的间断面结果比HIA台下方的复杂,似有分层结构,可能反映了俯冲带的影响.     

Receiver functions in northeast China - implications for slab penetration into the lower mantle in northwest Pacific subduction zone

Seismic studies of the subducting lithosphere and the upper mantle discontinuities in the northwest Pacific subduction zone beneath Japan and northeast China have suggested contrary subduction scenarios. There was little consensus on the issue whether the subducting slab penetrates the upper mantle discontinuities into the lower mantle or it is deflected atop of the 660-km discontinuity over several hundred kilometers. We calculate receiver functions from a recent seismic broadband station network located in northeast China and find topographic variations of the upper mantle discontinuities. A deeper-than-normal 660-km discontinuity is observed over an area of 400 km and it coincides with the stagnant slab imaged by seismic tomography. The 660-km discontinuity is locally depressed by more than 35 km and the transition zone is thickened by more than 20 km in the east of the region where it encounters the slab. These observations provide evidence of the slab accumulating in the mantle transition zone and locally penetrating into the lower mantle.     

基于三重震相方法探测日本海俯冲区地幔转换带的速度结构

本文基于中国数字地震台网记录的发生于日本北海道地区的一次中源地震的三重震相资料研究了日本海俯冲区地幔转换带的速度结构．结果表明,该区域P波速度结构与S波速度结构的一致性整体上较强．冷的西太平洋俯冲板块导致410 km间断面出现了10 km的抬升,660 km间断面出现了25 km的下沉;410 km和660 km间断面之上均存在与俯冲板块相关的高速层;660 km间断面下方存在厚度为65 km的低速异常．纵横波波速比vP/vS值在210—400 km深度范围内偏低,约为1.827,体现出海洋板块低泊松比的特征;在560—685 km深度范围内,该值偏高,约为1.831,可能预示地幔转换带底部含有一定量的水．      

Constraining the characters of the upper mantle discontinuities beneath the NE margin of the Tibetan Plateau with a dense broadband seismic array

Based on observations from a dense broadband seismic array located along the northeastern (NE) margin of the Tibetan Plateau in southeastern Gansu Province,we use receiver functions (RFs) to pick the arrival times of P-to-S converted waves and bin the traces in different grids according to the piercing points of the 410 and 660 km discontinuities in the upper mantle.The depths of the two discontinuities are estimated by the ray tracing method with the IASP91 velocity model and a 3-D tomography model.The results indicate the following:(1) The arrival times of the P410s and P660s converted phases are delayed by approximately 1 s than those predicted by the IASP91 model.The mantle transition zone (MTZ) is thicker than that in the global model.(2) The synchronous lags in the P410s and P660s arrival times are consistent with low-velocity anomalies in the upper mantle,which are believed to result mainly from the eastward migration of materials beneath the NE margin of the Tibetan Plateau.(3) Combined with previous tomography results,the depression of the'660'discontinuity and the thickened MTZ are somewhat consistent with the big mantle wedge (BMW) model.However,due to data limitations,more studies are required to explore the BMW in the future.     

Upper mantle P wave velocity structure of the northern part of China and Mongolia

ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｆｉｎｅｒａｄｉａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｕｐｐｅｒｍａｎｔｌｅｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｍａｎｔｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａ...     

中国东南大陆及陆缘地带的瑞利波频散与剪切波三维速度结构

利用我国地震台站记录的瑞利波观测资料，通过适配滤波频时分析技术进行数据处理，获得了穿越我国东南及陆缘地区的瑞利波频散.使用随机反演理论取得了东南大陆及陆缘地带4°×4°网格的纯路径频散数据.在网格反演的基础上使用Harkrider的面波反演程序求得了该区剪切波的三维速度结构.结果表明：1.华南大陆Moho界面埋深为30-40km，并由西向东逐渐减薄，在陆缘与浅海地域为25-28km，具有明显的分区特征.2.上地幔低速层埋深为60-0km，变化幅度较大，这与深部断裂分布及深层过程有关，但NS向剖面上各界面的起伏变化均比EW向剖面平缓.3.东南陆缘是东亚大陆的海陆过渡带，在深部表现为Moho界面埋深和地壳平均速度降低的地带，地幔深部界面的起伏形态充分表明，深浅介质结构和物质耦合的不均匀性.